第五章 第三节 第一课时 传统无机非金属材料 课件 2022-2023学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

无机非金属材料 二氧化硅 硅酸 硅酸盐 硅单质 1 2 3 4 材料是人类赖以生存和发展的物质基础，人类使用材料除了金属材料，还有无机非金属材料等。 从组成上看，许多无机非金属材料（如水泥、玻璃、陶瓷）含有硅、氧等元素，具有耐高温、抗腐蚀、硬度高等特点，以及特殊的光学、电学等性能。 随着工业生产和社会发展对材料性能要求的提高，一批新型无机非金属材料相继诞生，成为航空、航天、信息和新能源等高技术领域必需的材料。(如石墨烯、碳纤维等） 1. 金属材料包括纯金属和它们的合金。日常使用的金属材料大多数属于合金。 2. 非金属材料主要是碳、硅。两种元素在同一主族，核电荷数分别是6和14。 3. 地壳中含量最多的两种元素是O、Si，二者形成的化合物为SiO2。 无机非金属材料 从组成上看，许多无机非金属材料多含___、___等元素，具有_______、_______、_______等特点，以及特殊的_____、_____等性能。 硅 氧 耐高温 抗腐蚀 硬度高 光学 电学 材料——人类赖以生存和发展的物质基础 无机非金属材料 传统（硅酸盐体系） 陶瓷、玻璃、水泥 新型 硅（半导体材料） SiO2(光纤) 新型陶瓷 高温结构（SiC、Si3N4等） 压电陶瓷（钛酸盐、锆酸盐等） 透明陶瓷（氧化铝等） 超导陶瓷 碳纳米材料 富勒烯、碳纳米管、石墨烯等 01 传统无机非金属材料 普通玻璃 Na2CaSi6O14 石棉 Mg3CaSi4O12 黏土 Al2Si2H4O9 长石 K2Al2Si6O16 一、硅酸盐概述 硅酸盐是由硅、氧和金属元素组成的化合物的总称。硅酸盐是一类结构复杂的物质，一般都不溶于水，化学性质很稳定。 1、硅酸盐的表示方法： 如：硅酸钠：Na2SiO3 硅酸钙：CaSiO3 用二氧化硅和金属氧化物的形式来表示其组成 （1）化学式法（表示组成简单的硅酸盐）： （2）氧化物法（表示复杂的硅酸盐）： 如：硅酸钠：Na2O · SiO2 硅酸钙： CaO · SiO2 各元素原子总个数比符合原来的组成 分数化整 金属氧化物 · 二氧化硅 · 水 按金属活动顺序表依次排列 书写原则 Al2O3·2SiO2·2H2O KAlSi3O8： CaMg3Si4O12： CaO·3MgO·4SiO2 Al2(Si2O5)(OH)4： K2O·Al2O3·6SiO2 硅酸盐结构 Si 和 O 构成了硅氧四面体 每个 Si 结合 4 个 O， Si 在中心，O 在四面体的 4 个顶角 许多四面体通过顶角的O相互连接 每个 O 为两个四面体所共有，与 2 个 Si 相结合 大多硬度高、熔点高、难溶于水、化学性质稳定、耐腐蚀等 硅酸盐性质 有例外：Na2SiO3 一、硅酸盐概述 硅酸钠水溶液呈碱性，易吸收空气中CO2而变质 Na2SiO3+H2O+CO2=H2SiO3↓+Na2CO3 ① Na2SiO3溶液（水玻璃）——木材防火、黏胶剂等 ②制备硅酸 （1）物理性质 易溶于水，其水溶液俗称水玻璃，又称泡花碱，是一种无色黏稠的液体，黏性很强。 2、最简单的硅酸盐—Na2SiO3 （2）化学性质 （3）具体应用 硅酸：高中化学唯一难溶性酸 3、传统的三大硅酸盐产品 (1)陶瓷 (2)水泥 (3)玻璃 使用量最大的 无机非金属材料 玻璃、水泥、陶瓷生产的共同点： 都在高温下，发生了复杂的物理和化学变化。原料都有含硅元素的物质，产品都含有硅酸盐，且都是混合物。 陶 器 陶瓷 原料 性质 黏土 (主要成分为含水的铝硅酸盐) 抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高温、绝缘、易成型等许多优点 生产建筑材料、 绝缘材料、 日用器皿、 卫生洁具等 应用 3、传统的三大硅酸盐产品 水泥 原料 设备 万丈高楼平地起，穿针引线是水泥 黏土、石灰石（再加入少量石膏） 水泥回转窑 作用：调节水泥硬化速率 3、传统的三大硅酸盐产品 (1)水泥具有吸水性,在空气中吸水发生复杂的物理、化学变化而失去了原有的性质,因而变硬的水泥不能使用（水硬性） (2)水泥不能抗酸的腐蚀是因为水泥的成分中有碳酸盐,碳酸盐与酸反应会放出CO2。 世界第一大坝——长江三峡大坝使用水泥将达1.082×1010kg 玻璃 原料 设备 原理 纯碱、石灰石和石英砂 玻璃窑 SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑ SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑ Na2SiO3 、CaSiO3、SiO2 成分 沙与火的猝练 3、传统的三大硅酸盐产品 玻璃 原料 设备 原理 纯碱、石灰石和石英砂 玻璃窑 SiO2+Na2CO3 Na2SiO3+CO2↑ SiO2+CaCO3 CaSiO3+CO2↑ Na2S